Détection de phase à très faible rapport signal à bruit à l’aide d’un code de parité

Détection de phase à très faible rapport signal à bruit à l’aide d’un code de parité

Phase detection based on a single parity check code for low SNR applications

M. Dervin M.L. Boucheret  G. Mesnager  A.Ducasse 

IRIT-ENSEEIHT, 2, rue Charles Camichel, BP 7122 - F 31071 Toulouse Cedex 7, France

Alcatel Alenia Space, 26 av. J.F. Champollion, BP 1187, 31037 Toulouse, France

Corresponding Author Email: 
dervinm@yahoo.fr
Page: 
415-424
|
Received: 
14 October 2005
|
Accepted: 
N/A
|
Published: 
31 December 2006
| Citation

OPEN ACCESS

Abstract: 

The improvement of carrier phase synchronization through the use of channel decoding information has been recently widely studied. However, an initial synchronization step is necessary prior to the first decoding iteration. When the phase to estimate is not constant (due to frequency error or phase noise), this first step is problematic on relatively long coded words. In this paper we propose to add a short single parity-check code to the transmission scheme for the synchronization purpose. The proposed phase detector is based on the soft symbol decoding of the additional code. Our simulation results show that the proposed synchronization scheme outperforms the classical non data-aided and decision directed algorithms for continuous transmissions with 8PSK modulation, in presence of phase noise. It allows indeed to reduce the phase jitter in considerable proportions. Requiring few additional complexity, it seems well adapted to satellite continuous transmissions.

Résumé

De nombreuses études ont récemment montré l'avantage que l'on peut tirer du décodage canal pour l'amélioration de la synchronisation de phase porteuse à faible rapport signal à bruit. Lorsque la phase à estimer varie au cours du temps (erreur de fréquence, bruit de phase), l'estimation de la phase avant la première étape de décodage pose toutefois problème lorsque les mots de code sont longs. Nous proposons ici un algorithme de synchronisation fondé sur l'introduction d'un code de parité simple et court. Nous montrons que pour une transmission continue et une modulation MDP8, le détecteur proposé permet de réduire sensiblement la gigue de phase à très faible point de fonctionnement et en présence de bruit de phase, par rapport aux algorithmes classiques. De faible complexité, il apparait notamment bien adapté au contexte des télécommunications par satellite.

Keywords: 

Carrier synchronization, phase locked loop, phase detector, parity-check code, low signal-to-noise ratio

Mots clés

Synchronisation de porteuse, boucle de phase, détecteur de phase, code de parité, faible rapport signal à bruit

1. Introduction
2. Modèle De Transmission Et Notations
3. Détecteur De Phase Fondé Sur Le Décodage D'un Code De Parité
4. Performances De L'algorithme Proposé
5. Conclusion
  References

[1] Digital Video Broadcasting (DVB) – Interaction Channel for Satellite Distribution Systems – Ref. ETSI EN 301 790 v1.3.1, mars 2003.

[2] Digital Video Broadcasting (DVB) – Second Generation Framing Structure, Channel Coding and Modulation Systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other Broadband Satellite Applications – Ref. ETSI EN 302 307 v1.3.1, janvier 2004.

[3] V. LOTTICI, M. LUISE, Embedding carrier phase recovery into iterative decoding of turbo-coded linear modulations, IEEE Transactions on Communications, 52(4): 661-669, avril 2004.

[4] H. STEENDAM, N. NOELS, M. MOENACLAEY, Iterative carrier phase synchronization for low-density parity-check coded systems, Proceedings of the IEEE International Conference on Communications (ICC), pages 3120-3124, mai 2003.

[5] C. MORLET, Démodulateur embarqué multiporteuses pour services multimédia par satellites, École Nationale Supérieure des Télécommunications de Paris, 2000.

[6] C. LANGLAIS, M. HÉLARD, Using tentative decisions for carrier phase recovery of turbo-coded transmisssions, Electronics letters, 37(9): 606-607, avril 2001.

[7] H. MEYR, M. MOENECLAEY, S.A. FECHTEL, Digital Communication Receivers: Synchronization, Channel estimation and Signal Processing, J. Wiley and Sons, 1998.

[8] D.M. RANKIN, T.A. GULLIVER, Single Parity Check Product Codes, IEEE Transactions on Communications, 49(8): 1354-1362, août 2001.

[9] M. DERVIN, Synchronisation de porteuse à très faible rapport signal à bruit pour applications satellite large bande, École Nationale Supérieure des Télécommunications de Paris, 2005.

[10] R.G. GALLAGER, Low-density parity-check codes, IRE Transactions on Information Theory, IT-9: 21-28, janvier 1962.

[11] R.G. GALLAGER, Low-Density Parity-Check codes, MIT Press, Cambridge, 1963.

[12] M. DERVIN, M.L. BOUCHERET, G. MESNAGER, A. DUCASSE, Phase detection involving parity-check equations and suited to transmissions at low signal to noise ratio, Proceedings of the IEEE International Conference on Communications (ICC), volume 3, pages 2080-2084, mai 2005.

[13] A. J. VITERBI, A. M. VITERBI, Nonlinear Estimation of PSKModulated Carrier Phase with Application to Burst Digital Transmission, IEEE Transactions on Information Theory, 29(4): 543-551, juillet 1983.

[14] M. MOENECLAEY, G. de JONGHE, ML-oriented NDA Carrier Synchronization for General Rotationally Symmetric Signal Constellations, IEEE Transactions on Communications, 42(8): 2531-2533, août 1994.

[15] N. NOELS, M. DERVIN, M. MOENECLAEY, M.L. BOUCHERET, Carrier phase tracking at low signal-to-noise ratio: a performance comparison of a parity-code-aided and a pilot-symbol-assisted approach, Accepté pour presentation et publication dans les actes du futur workshop de l'ESA : Signal Processing for Space Communications (SPSC), septembre 2006.